JP2006049538A - 近接場露光用マスクの密着制御装置及び方法、近接場露光用マスク - Google Patents

Abstract

【課題】露光マスクによる密着露光に際し、露光マスクへの異物の付着を抑制することができ、スループットの向上を図ることが可能となる近接場露光用マスクの密着制御装置及び方法、近接場露光用マスクを提供する。
【解決手段】近接場露光用マスク１００を被露光基板２０２に密着制御するための圧力調整容器２０８を有する近接場露光用マスクの密着制御装置であって、前記圧力調整容器は、前記近接場露光用マスクが取り付けられた状態において密閉構造を有し、該圧力調整容器の容積変化によって圧力調整を可能に構成する。圧力調整容器の一部を変形可能な構造とし、あるいは圧力調整容器に連接された副室の容積変化によって圧力調整を可能に構成することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は近接場露光用マスクの密着制御装置及び方法、近接場露光用マスクに関するものである。

半導体メモリの大容量化やＣＰＵプロセッサの高速化・大集積化の進展とともに、光リソグラフィーのさらなる微細化は必要不可欠のものとなっている。一般に光リソグラフィー装置における微細加工限界は、用いる光の波長程度である。このため、光リソグラフィー装置に用いる光の短波長化が進み、現在は近紫外線レーザが用いられ、０．１μｍ程度の微細加工が可能となっている。
このように微細化が進む光リソグラフィーであるが、０．１μｍ以下の微細加工を行うためには、レーザのさらなる短波長化、その波長域でのレンズ開発等解決しなければならない課題も多い。

一方、光による０．１μｍ以下の微細加工を可能にする手段として、近接場光学顕微鏡（以下ＳＮＯＭと略す）の構成を用いた微細加工装置が提案されている。例えば、１００ｎｍ以下の大きさの微小開口から滲み出る近接場を用いてレジストに対し、光波長限界を越える局所的な露光を行う装置である。
しかしながら、これらのＳＮＯＭ構成のリソグラフィー装置では、いずれも１本（または数本）の加工プローブで一書きのように微細加工を行っていく構成であるため、あまりスループットが向上しないという問題点を有していた。

これを解決する方法として、例えば特許文献１では近接場光が遮光膜に形成された波長サイズ以下の微小開口を有するフォトマスクを、図５に示すように、露光マスクをレジスト面に密着させるために、ピストン動作などにより露光マスクへ圧力を加えることにより、基板上のフォトレジストに密着させ、該マスクの面側に光を照射した際に該マスクの微小開口から滲み出るエバネッセント光を用いて露光し、前記像形成層にマスクパターンを転写して微細パターンを作製する、エバネッセント光による微細パターンの作製方法が提案されている。
特開平１１−１８４０９４号公報

しかしながら、上記特許文献１のような従来例による場合には、露光マスクをレジスト面に密着させるために、ピストン動作などにより露光マスクへの圧力を変化させるなどの手段が用いられていた。このような手段においては、安定した圧力を得るためにピストン摺動部への潤滑剤を塗布するなどして、密閉性を確保する方法が用いられていた。その際、これらの潤滑剤からの揮発性物質や、摺動部からの異物が圧力容器内に混入して露光用マスク裏面が汚染されるなどの問題が発生する。露光用マスクにゴミや潤滑剤などの異物が付着すると、その異物により露光用マスクパターンへの露光光照射の均一性が悪化する。均一性の悪化は、歩留まりの低下の要因となる。

このような異物を露光用マスク面から除去するためには、従来においては全ての露光サイクルが終了するのを待って装置を停止させた後、露光用マスクを装置から取り外し、裏面を洗浄して異物を除去していた。これらの異物除去作業には３０分から１時間程度の時間を要し、露光工程の連続性を中断して行うことが必要であった。そのため、実際に露光を行うために用いることができる時間が短縮され、スループットが低下するという不都合があった。
また、クリーニング手段により露光用マスクから除去した異物が、クリーニング部材から剥がれて飛散したり、再付着を起こすという問題もある。また、露光マスクの脱着のさいにも同様な問題が発生する可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みて、露光マスクによる密着露光に際し、露光マスクへの異物の付着を抑制することができ、スループットの向上を図ることが可能となる近接場露光用マスクの密着制御装置及び方法、近接場露光用マスクを提供することを目的とするものである。

本発明は、以下のように構成した近接場露光用マスクの密着制御装置及び方法、近接場露光用マスクを提供するものである。
すなわち、本発明の近接場露光用マスクの密着制御装置は、近接場露光用マスクを被露光基板に密着制御するための圧力調整容器を有する近接場露光用マスクの密着制御装置であって、前記圧力調整容器は、前記近接場露光用マスクが取り付けられた状態において密閉構造を有し、該圧力調整容器の容積変化によって圧力調整が可能とされていることを特徴としている。
また、本発明の近接場露光用マスクは、近接場露光用マスクを被露光基板に密着制御する密着制御装置に用いる近接場露光用マスクであって、前記露光用マスクは、マスクパターンの形成されたマスク本体と、該マスク本体の裏面側に設けられた圧力伝播薄膜と、該マスク本体と圧力伝播薄膜とに挟まれた圧力密閉空間と、を有することを特徴としている。
また、本発明の近接場露光用マスクの密着制御方法は、近接場露光用マスクを被露光基板に密着制御するための圧力調整容器を有する近接場露光用マスクの密着制御方法であって、前記近接場露光用マスクに上記の近接場露光用マスクを用い、上記した近接場露光用マスクの密着制御装置における圧力調整容器の圧力によって、前記マスクの圧力密閉空間の内容積を変化させ、密着制御することを特徴としている。

本発明によれば、露光マスクによる密着露光に際し、露光マスクへの異物の付着を抑制することができ、スループットの向上を図ることが可能となる近接場露光用マスクの密着制御装置及び方法、近接場露光用マスクを実現することができる。

本発明の実施の形態における近接場露光用マスクの密着制御機構は、本発明の上記構成を適用し、近接場露光用マスクを被露光基板に密着制御するための圧力調整容器を、前記近接場露光用マスクが取り付けられた状態において密閉構造とし、該圧力調整容器の容積変化によって圧力調整ができるように構成することができる。これにより、マスク裏面への異物の付着を確実に防止することが可能となる。
本発明の実施の形態における上記圧力調整容器は、上記圧力調整容器の容積変化により圧力調整するための構造として、圧力調整容器の一部を変形可能な構造とし、あるいは変形可能な膜構造を設けた副室を圧力調整容器に連接し、これらの変形可能な部分の変形による容積変化で、圧力調整して密着制御を行うようにすることができる。また、本実施の形態においては、近接場露光用マスクマスクを、パターンの形成されたマスク本体と該マスク本体の裏面側に設けられた圧力伝播薄膜とに挟まれた圧力密閉空間を有する構成とし、前記圧力調整容器の圧力によって前記マスクの圧力密閉空間の内容積を変化させ、密着制御するように構成することもできる。

以下に、実施の形態１として、圧力調整容器の一部を変形可能な構造とした実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態における圧力調整容器の一部を変形可能な構造とした近接場露光用マスクの密着制御機構の構成を示す図面である。
図１において、１００はマスク、１０１はマスク母材、１０２は金属薄膜、１０３は微小開口パターンである。
２０２はレジスト、２０３は基板、２０４はステージ、２０５は上部圧力調整容器、２０６は圧力検出手段、２０７は下部圧力調整容器である。また、２０８は圧力調整容器、２０９は露光光源、２１０は露光光、２１１はコリメータレンズ、２１２はガラス窓、２１３は駆動アームである。また、２１４は圧力調整容器駆動モータ、２１５は可動構造（じゃばら）、２１６は上限ストッパー、２１７は下限ストッパー、２２０は圧力変化テーブル、２３０は演算制御装置である。 変形可能な圧力調整容器２０８は、上部圧力調整容器２０５、じゃばら２１５、下部圧力調整容器２０７、及びマスク１００によって、密閉構造に構成されている。上部圧力調整容器２０５は駆動アーム２１３により圧力調整容器駆動モータ２１４に連結されている。更に駆動アーム２１３は下限ストッパー２１７、上限ストッパー２１６により可動範囲を制限されている。露光マスク１００は圧力調整容器駆動モータ２１４の動作による圧力変化で弾性変形しレジスト２０２への密着・剥離を制御される。

本実施の形態によれば、圧力容器の一部をじゃばら２１５により変形させて圧力容器の容積を変化させることで、密閉構造の下で圧力調整を行うことができるから、マスク裏面への異物の付着を確実に防止することが可能となる。

つぎに、実施の形態２として、変形可能な膜構造を設けた副室を圧力調整容器に連接した実施の形態について説明する。

図２は、本実施の形態における変形可能な膜構造を設けた副室による近接場露光用マスクの密着制御機構の構成を示す図面であり、図１に示した構成と同様の構成には同一の符号が付されている。
図２において、２４５は圧力調整容器、２４６は圧力検出手段、２５２はシリンダー、２５３はピストン、２５４はピストン駆動モータ、２５５は圧力伝播薄膜、２５６は上限ストッパー、２５７は下限ストッパー、２５８は副室である。

図２の副室構造を用いた圧力容器の構成では、副室２５８はピストン２５３、シリンダー２５２、圧力伝播薄膜２５５から構成される。ピストン２５３はピストン駆動モータ２５４に連結されている。
更にピストン２５３は下限ストッパー２５７、上限ストッパー２５６により可動範囲を制限されている。圧力伝播薄膜２５５はピストン２５３の移動による容積変化により、弾性変形し圧力容器の容積を変化させる。この容積変化による圧力変動でマスク１００はレジスト２０２に密着・剥離する。

本実施の形態によれば、圧力調整容器２４５には副室２５８が連接されているが、圧力調整容器２４５の内部は副室２５８の圧力伝播薄膜２５５によって完全に密閉構造が保たれているため、ピストン摺動部の潤滑剤等の異物が圧力調整容器２４５内に混入して露光用マスク裏面が汚染されることを防止することができる。本実施の形態での副室構造をとった場合には、従来のようなピストンによる簡易的機構による圧力調整が可能となる。

つぎに、実施の形態３として、圧力密閉空間を有する近接場露光用マスクについて説明する。
図４は本実施の形態における圧力伝播薄膜を設けた露光マスクの構成を示す図である。図４において、４００は露光マスク、４０１はマスク母材、４０２は金属薄膜、４０３は微小開口パターン、４０４はマスク支持体、４０５は圧力伝播薄膜、４０６は密閉空間である。
マスク４０１とこのマスクの裏面側に設けられた圧力伝播薄膜４０５との間に圧力密閉空間が形成されている。したがって、圧力調整容器の圧力によってこの圧力密閉空間の内容積を変化させることで、密閉空間４０６内の圧力を上昇させて、露光マスクを撓ませ、レジスト面へ密着させることが可能となる。

以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
本発明の実施例は、上記実施の形態１の構成を適用して近接場光露光装置を構成したものである。
つぎに、本実施例の露光装置の動作について、図１を参照して説明する。
被露光物としては、基板２０３の表面にレジスト２０２を形成する（以下、これをレジスト２０２／基板２０３と記す）。レジスト２０２／基板２０３をステージ２０４上に取付け、ステージ２０４を駆動することにより、露光マスク１００に対する基板２０３のマスク面内２次元方向の相対位置あわせを行なう。
つぎに、マスク面法線方向にステージ２０４を駆動し、露光マスク１００のおもて面と基板２０３上のレジスト面２０２との間隔が全面にわたって１００ｎｍ以下になるように両者を密着させる。この後、露光光源２０９から照射される露光光２１０をコリメータレンズ２１１で平行光にした後、ガラス窓２１２を通し、圧力調整容器２０８内に導入し、露光マスク１００に対して裏面（図１では上側）から照射し、露光マスク１００おもて面のマスク母材１０１上の金属薄膜１０２に形成された微少開口パターン１０３から滲み出す近接場でレジスト２０２の露光を行なう。

ここで、露光マスクとレジスト２０２／基板２０３の密着は、圧力調整容器駆動モータ２１４の駆動により駆動アーム２１３に連結された上部圧力調整容器２０５が下方に移動する。可動構造２１５が変形し圧力調整容器２０８の容積が減少し圧力が上昇する。この圧力変化によりマスク１００に弾性変形による撓みを生じさせることにより薄膜部が全体にわたって密着する。
マスク１００を剥離させる場合は、駆動アーム２１３を上昇させ上部圧力調整容器２０５を上方に移動し圧力調整容器２０８の容積を増加させる。

この時、圧力検出手段２０６により圧力の変化を検出し、圧力変化テーブル２２０のデータとを演算制御装置２３０で比較演算して、圧力調整容器駆動モータ２１４の駆動を制御し、マスク１００へ印加される圧力の変化割合を制御することによって、マスク１００への過大なストレスの印加を軽減することができ、マスク寿命の増加を図ることが可能となる。同時に圧力調整容器２０８とマスク１００のチャッキング部での軽微な圧力漏れによるマスクの密着不良の補正も可能となる。
これらによる密着・剥離いずれの場合にも、上下限のストッパーにより容積の変化範囲を制限することで、マスクへの過大な圧力の印加を防止することができる。

本実施例によれば、近接場露光用マスクの密着制御が、密閉構造に構成した圧力調整容器を用いて行えるため、露光マスクへの異物の付着を確実に防止することができ、露光パターンの欠陥などによる歩留まりの低下を減少させることが可能となる。また、マスクの異物除去のためにマスクを露光装置から取り外して洗浄する必要がないため、スループットの向上を図ることができる。

［実施例２］
実施例２は、圧力伝播薄膜を設けた露光マスクを、本発明による密着制御機構に適用し、近接場光露光装置を構成したものである。
図３は本実施例における近接場光露光装置の構成を示す図であり、図４は本実施例における圧力伝播薄膜を設けた露光マスクの構成を示す図。
つぎに、本実施例の露光装置の動作について、図３を用いて説明する。
被露光物としては、基板３０６の表面にレジスト３０５を形成する。レジスト３０５／基板３０６をステージ３０７上に取付け、ステージ３０７を駆動することにより、露光マスク３０１に対する基板３０６のマスク面内２次元方向の相対位置あわせを行なう。
つぎに、マスク面法線方向にステージ３０７を駆動し、露光マスク３０１のおもて面と基板３０６上のレジスト面３０５とを近づけ、本実施例の密着方法によって露光マスクとレジスト面との間隔が全面にわたって１００ｎｍ以下になるように両者を密着させる。この後、露光光源３０９から照射される露光光ＥＬをコリメータレンズ３１１で平行光にした後、ガラス窓３１２を通し、圧力調整容器３０８内に導入し、露光マスク３０１に対して裏面（図３では上側）から照射し、露光マスク３０１おもて面のマスク母材３０２上の金属薄膜３０３に形成された微少開口パターンから滲み出す近接場でレジスト３０５の露光を行なう。

ここで、図４を用いて上記した本実施例の露光マスクのレジスト面への密着の仕方について更に説明する。
図４に示したように、露光マスク４００の裏面に圧力伝播薄膜４０５（図３中では３１４）を設けられている。この露光マスク４００裏面に圧力伝播薄膜４０５を設けることで、両者に挟まれた空間（この空間を圧力密閉空間４０６と呼ぶ）を密閉する。このように構成された露光マスク／圧力伝播薄膜４０５を、圧力調整容器３０８に圧力伝播薄膜３１４（４０５）側を向けて取り付ける。

その後、圧力調整容器３０８内を、圧力調整手段３１３を用いて圧力調整容器外の気圧と比較し、高い圧力にする。圧力調整容器内の圧力が上昇すると、圧力伝播薄膜３１４がその圧力によって撓み圧力密閉空間４０６の内容積を変化させる。そのため、密閉空間４０６内の圧力も上昇し、露光マスク３０１が撓み、レジスト面３０５へ密着する。このとき、圧力伝播薄膜を露光マスク裏面に設けてあるため、露光マスク取り付け・取り外し時に露光マスク裏面に外部からのゴミなどによる汚染を防ぐことができる。

ここで圧力調整手段として用いられる近接場露光用マスクの密着制御機構は、上記した実施の形態１及び実施の形態２に記載のいずれのものでもよく、またこれら以外の、例えば従来例で示したような外部から気体を出し入れすることで圧力を調整するようなものでもよい。

本発明の実施の形態における圧力調整容器の一部を変形可能な構造とした近接場露光用マスクの密着制御機構の構成を示す図面。 本発明の実施の形態における変形可能な膜構造を設けた副室による近接場露光用マスクの密着制御機構の構成を示す図面。 本発明の実施例２における近接場光露光装置の構成を示す図。 本発明の実施の形態及び実施例２における圧力伝播薄膜を設けた露光マスクの構成を示す図。 従来例における近接場露光用マスクの密着制御機構の構成を示す図面。

符号の説明

１００：マスク
１０１：マスク母材
１０２：金属薄膜
１０３：微小開口パターン
２０２：レジスト
２０３：基板
２０４：ステージ
２０５：上部圧力調整容器
２０６：圧力検出手段
２０７：下部圧力調整容器
２０８：圧力調整容器
２０９：露光光源
２１０：露光光
２１１：コリメータレンズ
２１２：ガラス窓
２１３：駆動アーム
２１４：圧力調整容器駆動モータ
２１５：可動構造（じゃばら）
２１６：上限ストッパー
２１７：下限ストッパー
２２０：圧力変化テーブル
２３０：演算制御装置

Claims (10)

1. 近接場露光用マスクを被露光基板に密着制御するための圧力調整容器を有する近接場露光用マスクの密着制御装置であって、
   前記圧力調整容器は、前記近接場露光用マスクが取り付けられた状態において密閉構造を有し、該圧力調整容器の容積変化によって圧力調整が可能とされていることを特徴とする近接場露光用マスクの密着制御装置。
2. 前記圧力調整容器は、該圧力調整容器の一部が変形可能な構造を有し、該容器の変形による容積変化によって圧力調整が可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の近接場露光用マスクの密着制御装置。
3. 前記一部が変形可能な構造が、じゃばらで構成されていることを特徴とする請求項２に記載の近接場露光用マスクの密着制御装置。
4. 前記圧力調整容器は、該圧力調整容器に連接された副室を有し、該副室に設けられた変形可能な膜構造によって該圧力調整容器と該副室の間が密閉され、該副室の変形可能な膜構造の変形による容積変化によって圧力調整が可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の近接場露光用マスクの密着制御装置。
5. 前記副室の容積変化が、ピストン機構からの加圧手段によることを特徴とする請求項４に記載の近接場露光用マスクの密着制御装置。
6. 前記圧力調整容器の容積変化の変化量を規制する規制部材を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の近接場露光用マスクの密着制御装置。
7. 前記圧力調整容器の容積変化による圧力の変化を検出する圧力検出手段を有し、圧力検出手段により検出された圧力と圧力変化テーブルのデータとを演算制御装置で比較演算して、圧力調整が可能とされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の近接場露光用マスクの密着制御装置。
8. 近接場露光用マスクを被露光基板に密着制御する密着制御装置に用いる近接場露光用マスクであって、
   前記露光用マスクは、マスクパターンの形成されたマスク本体と、該マスク本体の裏面側に設けられた圧力伝播薄膜と、該マスク本体と圧力伝播薄膜とに挟まれた圧力密閉空間と、を有することを特徴とする近接場露光用マスク。
9. 近接場露光用マスクを被露光基板に密着制御するための圧力調整容器を有する近接場露光用マスクの密着制御装置であって、
   前記近接場露光用マスクが請求項８に記載の近接場露光用マスクで構成され、前記圧力調整容器の圧力によって前記マスクの圧力密閉空間の内容積を変化させ、密着制御することを特徴とする近接場露光用マスクの密着制御装置。
10. 近接場露光用マスクを被露光基板に密着制御するための圧力調整容器を有する近接場露光用マスクの密着制御方法であって、
    前記近接場露光用マスクに請求項８に記載の近接場露光用マスクを用い、請求項１〜７のいずれか１項に記載の近接場露光用マスクの密着制御装置における圧力調整容器の圧力によって、前記マスクの圧力密閉空間の内容積を変化させ、密着制御することを特徴とする近接場露光用マスクの密着制御方法。

Images